水泥土搅拌桩在建筑工程软基处理的应用

苏志元 苏艳军 曾庆

摘要：软土地区的建筑物不能采用天然地基，作为建筑物的基础或基础加固处理的方法，如灌注摩擦桩、端承桩、静压管桩、水泥搅拌桩等，因此在不同的地质情况下如何选用适合的桩基施工方案是达到设计标准的条件下同时降低成本的首选。

关键词：水泥土搅拌桩地基施工

中图分类号：TQ172 文献标识码： A

1、水泥土搅拌桩的类型

水泥土搅拌桩是一种应用广泛的地基加固方法，根据水泥土水化的化学机理，其施工工艺主要有两种：一种称为，先在地面把水泥土制成水泥土浆，然后送至地下与地基土搅和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强；另一种，采用压缩空气把干燥，松散状态的水泥土粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的空隙水进行水化反应后，再行固结，达到改良地基的目的。目前我国水泥土搅拌桩施工较多采用“喷浆”工艺。

2、水泥土搅拌桩设计

2.1.深层搅拌法处理软土的固化剂可选用水泥土,也可选用其它有效的固化材料。固化剂的掺入量宜为被加固土重的7%~15%。外加剂可根据工程需求量选用具有早强、缓凝、减水、节约水泥土等性能的材料，但应避免污染环境。

2.2.搅拌桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基荷载试验确定，也可按下式计算：

f spk =m . Ra/Ap + β . (1-m) f sk (1)

式中

f sk---复合地基的承载力特征值

m---面积置换率；

Ap---桩的截面积；

f spk---处理后桩间天然地基土的承载力特征值，可取天然地基承载力特征值计算

β---桩间土承载力折减系数，当桩端土为软土时，可取0.5~1.0，当桩端土为硬土时，可取0.1~0.4, 当不考虑桩间土的作用时，可取0；

Ra---单桩竖向承载力特征值，应通过现场单桩荷载试验确定。单桩竖向承载力特征值也可按下列二式计算，取其中较小值；

Ra= η fcu Ap (2)

Ra= Up qsi Li+α qp Ap (3)

式中

fau---与搅拌桩身加固土配比相同的室内加固土试块（边长为70.7mm的立方体,也可采用边长为50mm的立方体）的无侧限抗压强度平均值;

η---强度折减系数,可取0.2~0.33;

qsi---桩周土的摩擦力,对淤泥可取5~8KPa,对淤泥质土可取8~12KPa,对粘性土可取12~15KPa;

Up---桩周长;

Li---地i层土的厚度;

qp---桩端天然地基土的承载力特征值;

α---桩端天然地基土的承载力折减系数,可取0.4~0.6。

在设计时，可根据要求达到的地基承载力，按（1）式求得面积置换率m。

3、水泥土搅拌桩的施工工艺流程及质量控制

水泥土搅拌桩是利用水泥土作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。

3.1、施工准备

3.1.1搅拌桩施工场地应事先平整,清除桩位处地上、地下一切障碍（包括大石块、树根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。

3.1.2水泥土搅拌桩应采用合格的R32.5级普通硅酸盐袋装水泥土以便于计量。使用前，承包人应将水泥土的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。

3.1.3水泥土搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备,以便了解和控制水泥土浆用量及喷浆均匀程度。

3.2、施工工艺流程

桩位放样—钻机就位—检验、调整钻机—正循环钻进至设计深度—打开高压注浆泵—反循环提钻并喷水泥土浆—至工作基准面以下0.3m—重复搅拌下钻并喷水泥土浆至设计深度—反循环提钻至地表—成桩结束—施工下一根桩。

3.3、质量检验

3.3.1检验方法

3.3.1.1水泥土搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检查。

3.3.1.2检验搅拌均匀性:用轻便触探器中附带的勺钻,在搅拌桩身中心钻孔,取出桩芯,观察其颜色是否一致,是否存在水泥土浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。

3.3.1.3触探试验:根据现有的轻便触探击数(N10)与水泥土土强度对比关系来看，当桩身1d龄期的击数N10大于15击时，桩身强度已能满足设计要求；或者7d龄期的击数N10大于30击时，桩身强度也能达到设计要求。轻便触探的深度一般不超过4m。

3.34水泥土搅拌桩成桩28天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做（3个一组）28天龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%~1.5%。

3.3.1.5如果某段或某一单体工程水泥土搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%，则可认为该段水泥土搅拌桩整体满足要求；如果不合格率大于10%小于20%时，则应在该段同等补桩；如果不合格率大于30%，则该段水泥土搅拌桩为不合格。

3.3.1.6对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥土砂浆回灌密实。

3.3.1.7在软土层深厚的地方，或对施工质量有怀疑时，可在成桩28天后，由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%,且不得少于3根。试验用最大荷载量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。

3.3.2外观鉴定

桩体圆匀，无缩颈和回陷现象；搅拌均匀，凝体无松散；群桩桩顶齐，间距均匀。

4、结束语

水泥土搅拌桩通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用，在建筑工程施工中确保工程质量的前提下能够降低施工成本、缩短了基础处理施工工期，在工期紧、出于成本考虑不易进行基坑大开挖或基础土质换填，考虑使用水泥土搅拌桩进行基础处理应该是经济、科学的施工方案。

参考文献：

1、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002中国计划出版社2002

2、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002中国建筑工业出版社2002

3、《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002中国建筑工业出版社2002

4、《建筑基桩及复合地基检测技术规程》DB21/T1450-2006辽宁科学技术出版社2006

5、《建筑地基基础技术规范》DB21/907-2005辽宁科学技术出版社2005